Переработка биопрепаратом отходов птицеводства и рациональное их использование
Переработка биопрепаратом отходов птицеводства и рациональное их использование
Матросова Л.Е., заведующая сектором по производству препаратов, канд.
биол. наук
Тремасов М.Я., заведующий отделом токсикологии, д-р биол. наук, профессор
Иванов А. А., директор ООО «НИИ Био и нанотехнологий», д-р биол.наук
ФГБУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» (ФГБУ «ФЦТРБ-ВНИВИ»)
Интенсивное развитие птицеводства неразрывно связано с возрастанием негативного воздействия на окружающую среду. На территории Российской Федерации ежегодно накапливается свыше 15,5 млн. т птичьего помета, являющегося, вследствие высокого содержания питательных веществ, ценным органическим удобрением.
В последние десятилетия разработаны и внедрены в практику различные технологии утилизации птичьего помета, из которых наиболее предпочтительными являются биологические методы, в частности использование микроорганизмов. Отличительными преимуществами таких методов является вовлечение синтетических производных в естественный обмен веществ; ассимиляция разнообразных химических субстанций, в ходе которых они выполняют процессы конверсии молекул ксенобиотиков до экологически безопасных продуктов. Использование различных биопрепаратов для утилизации свежего птичьего помета представляет определенную трудность в связи с содержанием мочевой кислоты и наличием токсических веществ. В связи с этим, подбор специфических популяций микроорганизмов и грибов, обладающих высокой активностью, устойчивостью к химическим загрязнителям и разработка на их основе эффективных технологий утилизации помета представляет научный интерес и имеет практическое значение.
Для утилизации свежего бесподстилочного помета влажностью 80% нами использован консорциум не патогенных и не токсигенных микроорганизмов (актиномицеты и дрожжи), являющихся основой биопрепарата «Средство для биодеградации и обезвреживания навоза и помета (УФ1)». Используемые микроорганизмы обладают рядом функциональных и экологических преимуществ: рост в широком диапазоне рН (210), устойчивость к химическим загрязнителям.
Для проведения испытаний на открытой площадке с помощью тракторов формировали опытные и контрольные бурты (высотой 1,5 м, шириной 5 м. массой примерно 1000 т). С помощью пожарной машины на слой складированного помета вносили биопрепарат из расчета 20 мл на 1 т, с содержанием в 1 мл 2 млрд. микр. кл (2×109 КОЕ/мл). Биопрепарат предварительно разводили чистой водопроводной водой до рабочей концентрации. В дальнейшем на слой складированного помета вновь вносили субстрат и повторяли процедуру полива. В контрольные бурты препарат не вносили, продолжительность эксперимента составила 30 сут.
Эффективность проводимой обработки оценивали по санитарно-микробиологическим, токсикологическим и агрохимическим показателям.
Отбор, хранение и транспортировку исследуемых проб, определение массовой доли влаги и сухого остатка, азота, фосфора, калия, содержание токсичных элементов и пестицидов проводили согласно требованиям существующих ГОСТ.
Санитарно-микробиологическая оценка помета осуществлялась па основании результатов исследований по определению общей микробной обсемененности, бактерий группы кишечных палочек, энтерококков, сальмонелл, стафилококков, микроскопических грибов.
Определение численности различных групп микроорганизмов проводили путем посева гомогенизированного субстрата методом серийных разведений на специальные питательные среды с последующим подсчетом выросших колоний микроорганизмов.
Полевые опыты проводили на серой лесной среднесуглинистой почве, сравнивая полученное удобрение с минеральными и пометом (с эквивалентным содержанием питательных веществ), не переработанным микроорганизмами.
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о значительном ускорении процесса биодеградации и обезвреживания органического сырья. На 10-е сут. исследования в отобранных образцах обработанного птичьего помета отмечалось снижение количества бактерий группы кишечной палочки на 35% от 6,3 до 4,1 lg КОЕ/г (Р<0,001). Количество энтерококков и сальмонелл снизилось на 61,3 и 69,2% от 5,04 и 5,2 до 1,95 и 1,6 lg КОЕ/г соответственно (Р<0,001). Отмечалось снижение количества стафилококков на 31% (от 3,04 до 2,1 lg КОЕ/г). На 20-е сут. в обработанном субстрате не обнаруживались энтерококки, сальмонеллы, стафилококки. Количество бактерий группы кишечной палочки составило около 2 lg КОЕ/г, на 30-е сут. менее 1 lg КОЕ/г (менее 10 клеток).
На протяжении всего периода исследований микробная обсемененность контрольных образцов изменялась незначительно: на 30-е сут. исследования количество бактерий группы кишечной палочки было более 5 lg КОЕ/г, энтерококков более 4 lg КОЕ/г; количество сальмонелл и стафилоккоков составило соответственно 3,3 и 2,3 lg КОЕ/г.
В обработанных образцах птичьего помета отсутствовали микроскопические грибы, ооцисты простейших (возбудитель эймериоза) при наличии их в исходном и контрольном субстратах.
Проведенными токсикологическими исследованиями установлено, что обработанный птичий помет не представляет опасности для окружающей среды и соответственно не является источником загрязнения растениеводческой продукции опасными токсическими соединениями. Содержание токсичных элементов находилось на уровне предельно допустимых концентраций, остатки хлорорганических пестицидов не выявлялись. В отобранных образцах обработанного помета содержание свинца составило 3,3 мг/кг; кадмия — 0,11 мг/кг; меди — 25,8мг/кг; цинка — 90,4 мг/кг, железа — 2,5 мг/кг, марганца — 68,2 мг/кг; кобальта — 0,07 мг/кг; никеля — 1,9 мг/кг; ртути и мышьяка — менее 0,01 мг/кг.
Обработанный птичий помет представлял собой рассыпчатую темно-коричневого цвета массу без неприятного специфического запаха. Устранение в течение нескольких суток неприятного специфического запаха объясняется способностью дрожжевых культур ассимилировать азот из мочевины, обезвреживать субстрат от бактерий, вызывающих гнилостные анаэробные процессы, сопровождающиеся выделением аммиака и сероводорода.
С учетом санитарно-бактериологических (индекс БГКП и энтерококков менее 1×101 КОЕ/г) и токсикологических показателей, отсутствия возбудителей инвазионных болезней обработанное органическое сырье приемлемо для использования в качестве органического удобрения.
Использование биопрепарата для утилизации помета позволило предотвратить потери питательных веществ (массовая доля азота — 5,2%, фосфора — 3,8%; калия —2,3%: массовая доля органического вещества в пересчете па углерод — 36,2%). Содержание азота, фосфора и калия не обработанного субстрата составило соответственно 3,7; 3,2 и 1,9%.
Эксперименты в полевых условиях показали эффективность использования полученного удобрения. Отмечалась положительная тенденция в улучшении пищевого режима (содержание подвижного фосфора — Р,05; обменного калия — К,О) и физико-химических свойств почвы (гидролитическая и обменная кислотность, насыщенность почвы основаниями).
Внесение удобрения заметно активировало деятельность целлюлозоразрушающих микроорганизмов, аммонификаторов, нитрификаторов. Количество целлюлозоразрушающих микроорганизмов при внесении в почву полученного удобрения возросло на 28,3%, нитрификаторов — на 23,4% и аммонификаторов - на 19,7% (Р<0,05) соответственно от первоначальных значений. Все это способствовало повышению урожайности и качества сельскохозяйственных культур.
Установлено положительное влияние удобрения на урожайность культур в звене севооборота: яровая пшеница, однолетние травы, ячмень и овес. Суммарная прибавка урожая исследуемых культур при внесении удобрения в дозе 6 т/га составила 18,4 ц/га зерновых единиц, что на 43,5% (Р<0,001) выше, чем при внесении минеральных удобрений. Удобрение положительно влияло на качество зерновых, способствовало повышению содержания белка яровой пшеницы.
Проведенные исследования свидетельствуют об эффективности использования биопрепарата для утилизации птичьего помета, ускоряющего разложение органических соединений, позволяющего в короткие сроки обеззаразить конечный продукт и устранить специфический неприятный запах. Перспективность исследований не вызывает сомнений, поскольку использование биопрепарата позволит, с одной стороны, значительно улучшить экологическую обстановку вокруг птицеводческих комплексов, снизить экономические затраты на хранение и вывоз пометных масс, а с другой — повысить урожайность сельскохозяйственных культур и получить экологически чистые продукты питания и корма для животных.
Источник: журнал «Птица и птицеводство» №1, 2013 г.
биол. наук
Тремасов М.Я., заведующий отделом токсикологии, д-р биол. наук, профессор
Иванов А. А., директор ООО «НИИ Био и нанотехнологий», д-р биол.наук
ФГБУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности» (ФГБУ «ФЦТРБ-ВНИВИ»)
Интенсивное развитие птицеводства неразрывно связано с возрастанием негативного воздействия на окружающую среду. На территории Российской Федерации ежегодно накапливается свыше 15,5 млн. т птичьего помета, являющегося, вследствие высокого содержания питательных веществ, ценным органическим удобрением.
В последние десятилетия разработаны и внедрены в практику различные технологии утилизации птичьего помета, из которых наиболее предпочтительными являются биологические методы, в частности использование микроорганизмов. Отличительными преимуществами таких методов является вовлечение синтетических производных в естественный обмен веществ; ассимиляция разнообразных химических субстанций, в ходе которых они выполняют процессы конверсии молекул ксенобиотиков до экологически безопасных продуктов. Использование различных биопрепаратов для утилизации свежего птичьего помета представляет определенную трудность в связи с содержанием мочевой кислоты и наличием токсических веществ. В связи с этим, подбор специфических популяций микроорганизмов и грибов, обладающих высокой активностью, устойчивостью к химическим загрязнителям и разработка на их основе эффективных технологий утилизации помета представляет научный интерес и имеет практическое значение.
Для утилизации свежего бесподстилочного помета влажностью 80% нами использован консорциум не патогенных и не токсигенных микроорганизмов (актиномицеты и дрожжи), являющихся основой биопрепарата «Средство для биодеградации и обезвреживания навоза и помета (УФ1)». Используемые микроорганизмы обладают рядом функциональных и экологических преимуществ: рост в широком диапазоне рН (210), устойчивость к химическим загрязнителям.
Для проведения испытаний на открытой площадке с помощью тракторов формировали опытные и контрольные бурты (высотой 1,5 м, шириной 5 м. массой примерно 1000 т). С помощью пожарной машины на слой складированного помета вносили биопрепарат из расчета 20 мл на 1 т, с содержанием в 1 мл 2 млрд. микр. кл (2×109 КОЕ/мл). Биопрепарат предварительно разводили чистой водопроводной водой до рабочей концентрации. В дальнейшем на слой складированного помета вновь вносили субстрат и повторяли процедуру полива. В контрольные бурты препарат не вносили, продолжительность эксперимента составила 30 сут.
Эффективность проводимой обработки оценивали по санитарно-микробиологическим, токсикологическим и агрохимическим показателям.
Отбор, хранение и транспортировку исследуемых проб, определение массовой доли влаги и сухого остатка, азота, фосфора, калия, содержание токсичных элементов и пестицидов проводили согласно требованиям существующих ГОСТ.
Санитарно-микробиологическая оценка помета осуществлялась па основании результатов исследований по определению общей микробной обсемененности, бактерий группы кишечных палочек, энтерококков, сальмонелл, стафилококков, микроскопических грибов.
Определение численности различных групп микроорганизмов проводили путем посева гомогенизированного субстрата методом серийных разведений на специальные питательные среды с последующим подсчетом выросших колоний микроорганизмов.
Полевые опыты проводили на серой лесной среднесуглинистой почве, сравнивая полученное удобрение с минеральными и пометом (с эквивалентным содержанием питательных веществ), не переработанным микроорганизмами.
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о значительном ускорении процесса биодеградации и обезвреживания органического сырья. На 10-е сут. исследования в отобранных образцах обработанного птичьего помета отмечалось снижение количества бактерий группы кишечной палочки на 35% от 6,3 до 4,1 lg КОЕ/г (Р<0,001). Количество энтерококков и сальмонелл снизилось на 61,3 и 69,2% от 5,04 и 5,2 до 1,95 и 1,6 lg КОЕ/г соответственно (Р<0,001). Отмечалось снижение количества стафилококков на 31% (от 3,04 до 2,1 lg КОЕ/г). На 20-е сут. в обработанном субстрате не обнаруживались энтерококки, сальмонеллы, стафилококки. Количество бактерий группы кишечной палочки составило около 2 lg КОЕ/г, на 30-е сут. менее 1 lg КОЕ/г (менее 10 клеток).
На протяжении всего периода исследований микробная обсемененность контрольных образцов изменялась незначительно: на 30-е сут. исследования количество бактерий группы кишечной палочки было более 5 lg КОЕ/г, энтерококков более 4 lg КОЕ/г; количество сальмонелл и стафилоккоков составило соответственно 3,3 и 2,3 lg КОЕ/г.
В обработанных образцах птичьего помета отсутствовали микроскопические грибы, ооцисты простейших (возбудитель эймериоза) при наличии их в исходном и контрольном субстратах.
Проведенными токсикологическими исследованиями установлено, что обработанный птичий помет не представляет опасности для окружающей среды и соответственно не является источником загрязнения растениеводческой продукции опасными токсическими соединениями. Содержание токсичных элементов находилось на уровне предельно допустимых концентраций, остатки хлорорганических пестицидов не выявлялись. В отобранных образцах обработанного помета содержание свинца составило 3,3 мг/кг; кадмия — 0,11 мг/кг; меди — 25,8мг/кг; цинка — 90,4 мг/кг, железа — 2,5 мг/кг, марганца — 68,2 мг/кг; кобальта — 0,07 мг/кг; никеля — 1,9 мг/кг; ртути и мышьяка — менее 0,01 мг/кг.
Обработанный птичий помет представлял собой рассыпчатую темно-коричневого цвета массу без неприятного специфического запаха. Устранение в течение нескольких суток неприятного специфического запаха объясняется способностью дрожжевых культур ассимилировать азот из мочевины, обезвреживать субстрат от бактерий, вызывающих гнилостные анаэробные процессы, сопровождающиеся выделением аммиака и сероводорода.
С учетом санитарно-бактериологических (индекс БГКП и энтерококков менее 1×101 КОЕ/г) и токсикологических показателей, отсутствия возбудителей инвазионных болезней обработанное органическое сырье приемлемо для использования в качестве органического удобрения.
Использование биопрепарата для утилизации помета позволило предотвратить потери питательных веществ (массовая доля азота — 5,2%, фосфора — 3,8%; калия —2,3%: массовая доля органического вещества в пересчете па углерод — 36,2%). Содержание азота, фосфора и калия не обработанного субстрата составило соответственно 3,7; 3,2 и 1,9%.
Эксперименты в полевых условиях показали эффективность использования полученного удобрения. Отмечалась положительная тенденция в улучшении пищевого режима (содержание подвижного фосфора — Р,05; обменного калия — К,О) и физико-химических свойств почвы (гидролитическая и обменная кислотность, насыщенность почвы основаниями).
Внесение удобрения заметно активировало деятельность целлюлозоразрушающих микроорганизмов, аммонификаторов, нитрификаторов. Количество целлюлозоразрушающих микроорганизмов при внесении в почву полученного удобрения возросло на 28,3%, нитрификаторов — на 23,4% и аммонификаторов - на 19,7% (Р<0,05) соответственно от первоначальных значений. Все это способствовало повышению урожайности и качества сельскохозяйственных культур.
Установлено положительное влияние удобрения на урожайность культур в звене севооборота: яровая пшеница, однолетние травы, ячмень и овес. Суммарная прибавка урожая исследуемых культур при внесении удобрения в дозе 6 т/га составила 18,4 ц/га зерновых единиц, что на 43,5% (Р<0,001) выше, чем при внесении минеральных удобрений. Удобрение положительно влияло на качество зерновых, способствовало повышению содержания белка яровой пшеницы.
Проведенные исследования свидетельствуют об эффективности использования биопрепарата для утилизации птичьего помета, ускоряющего разложение органических соединений, позволяющего в короткие сроки обеззаразить конечный продукт и устранить специфический неприятный запах. Перспективность исследований не вызывает сомнений, поскольку использование биопрепарата позволит, с одной стороны, значительно улучшить экологическую обстановку вокруг птицеводческих комплексов, снизить экономические затраты на хранение и вывоз пометных масс, а с другой — повысить урожайность сельскохозяйственных культур и получить экологически чистые продукты питания и корма для животных.
Источник: журнал «Птица и птицеводство» №1, 2013 г.
Источник: http://webpticeprom.ru
